虚拟技术在机械液压系统中故障诊断的应用

　　0　前言

　　液压设备是由液压元件、电气及仪表等装置组合成的统一体,液压系统又是由各种基本回路和元件组成。在液压系统中,各种元件和辅助机构以及油液大 都在封闭的壳体和管道内,不像机械转动那样可直接从外部观察,测量方面也不如电气系统方便。机械液压系统由于其液压工作元件及工作介质的封闭性,给系统的 状态监测及不解体在线故障诊断带来困难。传统的液压系统故障诊断方法主要依靠人工巡回检测和定期检修来进行。为了迅速查明液压元件的运行状态,及时准确地 掌握设备故障信息,将虚拟仪器技术运用到对液压系统的在线监测中,有效地提取液压系统的特征信号,对故障信息进行分析比较,从而正确排除故障,保证设备准 确、高效地运转。

　　1　机械液压系统状态监测参数的选择

　　对机械液压系统进行状态监测,首先应通过在线传感器获得反映系统状态的各种工作状况参数。对于在线监测特别是故障诊断而言,获取工作状况参数越 多,拥有信息量越大则越有利于系统故障的诊断。但考虑到传感器的成本以及数据实时处理的需要,并不是拥有的信息量越多越好。机械液压系统主要是用来进行能 量和运动的传递,对液压系统的主要动态参数(如压力、流量、温度、元件的运动速度、振动和噪声等)信号在线实时监测(包括滤波、放大等信号调理及A/D转 换等过程),包括对单个液压件(通常是系统中的重要元件)参数和整个系统特征参数的检测。它是整个故障检测与诊断系统的重要环节,要求实时、准确地获得各 参数的真实信号。合理的选择液压系统状态参数并且进行准确、实时地检测很大程度上决定了故障诊断系统的准确性和真实性。

　　在选定上述系统的状态监测参数的基础上,将液压系统细分为油泵单元、压力单元、流量单元、电磁换向阀单元、执行机构等,这样可以更确切地掌握故 障信息、判断故障区域。根据故障信息确定与该故障有关的区域,逐步缩小发生故障的范围,监测此区域内的元件情况,分析发生原因,最终确定故障发生的具体位 置。

　　2　虚拟仪器的概念和特点

　　2.1　虚拟仪器的概念

　　虚拟仪器技术是基于PC的自动测试技术,是对传统仪器概念的重大突破。虚拟仪器的概念是美国国家仪器公司(简称NI)于20世纪80年代中期提 出来的,虚拟仪器自身不带任何仪器面板,利用强大的图形环境和在线帮助功能,建立图形化的虚拟仪器面板,完成对仪器的控制、数据采集、数据分析和数据显示 功能。虚拟仪器是根据用户需要自己定义的。用户可以灵活地将各种计算机平台、硬件、软件和各种附件结合起来,组成自己所需要的特定的应用设备。虚拟仪器技 术在液压测试系统中的应用是未来液压测试的一个方向和趋势。